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La NASA veut communiquer par rayons X

par Etienne Henri

Une fois de plus, la réalité se rapproche doucement de la science-fiction des années 1970. Non contents de tester l’usage de canons laser sur leurs navires de guerre, les Etats-Unis viennent de se lancer dans une mission dont l’objectif est de tester l’utilisation de rayons X dans l’espace.

Sous un nom parfaitement banal, qui pourrait convenir à n’importe quelle startup technologique (une spin-off de Qualcomm a d’ailleurs choisi le même patronyme), le projet XCOM de la NASA est des plus futuristes.

Il a pour ambition de révolutionner la manière dont se font les communications spatiales en abandonnant pour la première fois l’usage des ondes radio au profit des rayons X.

Toujours plus vite (même dans l’espace)

Les systèmes électroniques spatiaux ont la même tendance à l’embonpoint que leurs équivalents terrestres. Multiplication des capteurs, démocratisation des enregistrements vidéo en haute définition, transferts de données en temps réel avec d’autres satellites et le plancher des vaches : le besoin en bande passante spatiale n’a jamais été aussi élevé.

Depuis des années, chercheurs et ingénieurs travaillaient sur des systèmes de communication par laser pour augmenter les vitesses de transfert de données tout en réduisant la taille des antennes. La NASA et l’ESA ont validé ce “haut débit spatial” avec plusieurs démonstrateurs, et son utilisation commerciale est désormais d’actualité : la flotte de satellites Internet Starlink de SpaceX, dont les premiers exemplaires ont été mis en orbite il y a quelques jours, utilisera cette technologie pour l’interconnexion orbitale.

 Les expériences ont montré que, malgré les grandes difficultés de pointage du fait de la focalisation des faisceaux, il est même possible de communiquer de cette manière entre les engins spatiaux et la Terre.

Pourquoi donc travailler sur les rayons X, alors que les communications laser sont tout à fait suffisantes pour créer un Internet spatial, et probablement pour communiquer avec de futures (et toujours hypothétiques) bases lunaires ?

Le potentiel inexploité des rayons X

 Les rayons X, que nous connaissons pour leur usage civil en radiographie, sont bien plus énergétiques que les ondes radio. Ayant une fréquence plus élevée, il est théoriquement possible de les utiliser pour transmettre des flux d’informations beaucoup plus importants.

Ce n’est pourtant pas leur débit potentiel qui est leur principal intérêt : les rayons X ont pour particularité de ne pas être absorbés par le plasma.

L’arrivée dans l’atmosphère à haute vitesse depuis l’espace ionise l’atmosphère et crée du plasma. Crédit : NASA.

 Cet état spécial de la matière, où les gaz sont ionisés, est atteint lors des échauffements intenses que subissent les objets spatiaux qui rencontrent notre atmosphère. Avec les techniques de communication actuelles, le contact ne peut être maintenu avec les sondes et autres capsules lorsqu’elles sont en phase d’entrée dans l’atmosphère.

A l’heure où la conquête spatiale redevient d’actualité (Donald Trump a récemment annoncé vouloir renvoyer des Américains sur la Lune d’ici cinq ans ; SpaceX veut toujours coloniser Mars), la sécurité des personnes lors des voyages spatiaux sera plus que jamais un sujet de préoccupation. Maintenir des communications fiables durant toutes les phases du voyage serait un vrai progrès par rapport à l’époque du programme Apollo.

Augmentation des débits, meilleure disponibilité des communications : les avantages politiquement corrects de l’utilisation des rayons X ne manquent pas. Ils ne sont cependant pas seuls, et d’autres acteurs moins médiatiques guettent avec intérêt les progrès sur ce sujet.

Tout n’est pas rose au pays des rayons X

 Il n’y a pas que les astronautes chéris du grand public qui sont rendus sourds et aveugles par le plasma durant plusieurs minutes lors de leur retour dans l’atmosphère.

Les missiles intercontinentaux, dont certains montent jusqu’à 1 200 km d’altitude (soit trois fois plus haut que la station spatiale internationale) sont soumis aux mêmes phénomènes lors de leur phase descendante.

Lorsqu’ils sont entourés de plasma, ces engins sont eux aussi coupés du monde. Impossible, à seulement quelques minutes de leur impact, de communiquer avec eux.

Une entrée dans l’atmosphère de missile multi-têtes fait apparaître les traînées de plasma. Toutes les étoiles filantes ne sont pas là pour exaucer des vœux. Crédit : Air Force/CC.

Les armées qui disposent de ce type de missiles seront par conséquent les premières à opter pour des communications à rayons X. Elles pourront ainsi continuer à recevoir des données durant toutes les phases de vol, et auront la possibilité de reprogrammer leurs cibles jusqu’au dernier moment.

Des documents déclassifiés montrent que l’armée américaine se préoccupe de ce sujet depuis les années 1970. Le projet XCOM de la NASA pourrait bien lui apporter, cinquante ans après, une solution… même si cette application ne figurera jamais dans les communiqués de presse de la NASA !

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